Instalarea SPD în tablou: backup, coordonare și montaj corect

De ce SPD-ul are nevoie de protecție la supracurenți

SPD-ul (descărcătorul de supratensiune) creează, pe durata impulsului, o cale de impedanță redusă către conductorul de protecție (sau către conductorul corespunzător configurației SPD-ului), limitând tensiunea la bornele instalației la o valoare pe care echipamentele din aval o suportă. Problema e că, la sfârșitul vieții sau în urma unei supratensiuni temporare prelungite, elementul activ al SPD-ului, de exemplu un varistor, se poate deteriora și ajunge să conducă permanent — adică să devină el însuși un defect pe instalație.

De aceea SPD-ul se protejează împotriva curenților de scurtcircuit și a curentului consecutiv, conform condițiilor de instalare și indicațiilor producătorului — printr-un dispozitiv de protecție la supracurenți în amonte („dispozitiv de backup" sau „de deconectare"). Poate fi un aparat dedicat sau, în anumite configurații, dispozitivul de protecție deja existent în amonte. Rolul lui: când SPD-ul se scurtcircuitează, backup-ul îi deconectează ramura. Cu un dispozitiv dedicat pe ramura SPD cade doar ea, iar restul instalației rămâne alimentat; dacă funcția de backup o face întreruptorul general, cade toată instalația — protecția e asigurată, continuitatea nu. Degradarea lentă de la sfârșitul vieții o întrerupe de regulă separatorul termic din interiorul SPD-ului, conform fișei producătorului.

Dispozitivul de backup: siguranță gG sau disjunctor

Dispozitivul de backup poate fi o siguranță fuzibilă tip gG sau un disjunctor (MCB), montat pe ramura SPD, între bara de distribuție și SPD. În anumite configurații, dispozitivul de protecție deja existent în amonte (de ex. întreruptorul general) poate îndeplini și funcția de backup, dacă respectă condițiile specificate de producătorul SPD-ului. În acest caz nu mai e nevoie de un dispozitiv dedicat suplimentar — cu prețul continuității: la cedarea SPD-ului se deconectează toată instalația, nu doar ramura lui.

Calibrul maxim al dispozitivului de backup este o valoare pe care o dă producătorul SPD-ului, în funcție de capacitatea SPD-ului de a stinge curentul consecutiv. Nu e o cifră pe care o alegi „din burtă": un backup supradimensionat poate să nu asigure protecția SPD-ului în condițiile de defect prevăzute, iar unul subdimensionat duce la declanșări nedorite sau la pierderea inutilă a protecției.

Distanța față de echipamentele protejate

Al doilea principiu de montaj ține de distanța dintre SPD și echipamentul pe care îl protejează. SPD-ul limitează tensiunea la propriile borne, dar pe traseul de cablu dintre el și echipament apare o tensiune suplimentară, în principal din cauza inductanței conductoarelor și a variației foarte rapide a curentului de impuls. Cu cât echipamentul sensibil e mai departe de SPD, cu atât tensiunea care ajunge efectiv la el poate fi mai mare decât nivelul de protecție al SPD-ului.

În practică, asta înseamnă două lucruri. Primul: conductoarele de racordare ale SPD-ului trebuie să fie cât mai scurte și mai drepte. Aici I7 e chiar concret — Art.4.4.4.5 cere ca racordarea SPD să se facă „astfel încât să rezulte conductoare cât mai scurte (în mod obișnuit sub 0,5 m)", fiindcă „lungirea legăturii determină reducerea eficienței sistemului de protecție". Motivul e inductanța: pe conductoarele lungi ea adaugă tensiune în timpul impulsului, iar asta contează adesea mai mult decât poziția fizică a SPD-ului în tablou. Al doilea: la distanțe mari între SPD-ul din amonte și echipamentul protejat poate fi necesară o protecție suplimentară în aval — un SPD de tip 2 sau tip 3, în funcție de schema de protecție, nivelul de protecție necesar și indicațiile producătorului. Aici intervine noțiunea de SPD în cascadă.

Și secțiunea conductoarelor contează, iar aici I7 dă cifre. Pentru conductorul de legare la pământ al SPD, Art.4.4.4.5 cere o secțiune de cel puțin 4 mm² Cu (sau o arie echivalentă la alt material); iar când SPD-ul e folosit pentru protecția contra supratensiunilor de trăsnet, „conform categoriei IV de încercare", secțiunea urcă la minimum 16 mm² Cu. Peste aceste minime se verifică oricum și cerințele producătorului și configurația concretă a instalației — iar o secțiune corectă nu ajută dacă traseul e lung sau plin de bucle, unde inductanța conductoarelor crește mult tensiunea reziduală în timpul impulsului.

Coordonarea SPD-urilor în cascadă

Când ai SPD atât în tabloul general (tip 1 sau tip 2), cât și unul mai fin lângă echipament (tip 2 sau tip 3), cele două trebuie să lucreze coordonat: într-o coordonare corectă, SPD-ul din amonte preia partea principală a solicitării energetice, iar cel din aval limitează suplimentar tensiunea reziduală la echipamentul protejat. Dacă nu sunt coordonate (distanță prea mică între ele sau caracteristici nepotrivite), SPD-ul fin se poate distruge primul, preluând o energie pentru care nu e dimensionat.

La SPD-uri, întrebarea nu e „care declanșează primul" (ca la disjunctoare), ci cum se distribuie energia impulsului între SPD-ul din amonte și cel din aval, astfel încât fiecare să rămână în limitele lui — adică o coordonare energetică. Principiul general de selectivitate al dispozitivelor de protecție inseriate rămâne valabil ca idee (I7-2011 îl formulează la Art.4.3.7.1: „în cazul unei avarii trebuie să funcționeze protecția cea mai apropiată de aceasta, izolând doar porțiunea respectivă, fără a scoate din funcțiune întreaga instalație"), dar acel articol nu definește coordonarea SPD-urilor. Pe aceasta normativul o pune explicit în sarcina proiectantului, la Art.4.4.3.3: „Coordonarea sistemelor de protecție SPD montate în cascadă se va efectua de proiectant în funcție de caracteristicile echipamentelor producătorului (care trebuie să pună la dispoziție toate informațiile necesare).” Ea poate depinde de distanța dintre SPD-uri, de caracteristicile lor și, în anumite sisteme, de un dispozitiv de decuplare — fără o valoare universală valabilă pentru toate combinațiile.